一種流化床式鉻渣熱解無害化工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種流化床式鉻渣熱解無害化工藝，其特征在于：將生物質(zhì)與鉻渣分別投放到高溫流化床熱解爐中，生物質(zhì)在此過程中快速熔融熱解并釋放出大量熱解氣體，將Cr(VI)還原。同時熱解殘?zhí)苛骰^程中附著在鉻渣表面，保護(hù)鉻渣中還原的Cr(III)不被二次氧化。而鉻渣也將產(chǎn)生的熱解氣進(jìn)行有效的催化裂解，避免大量高污染焦油氣的產(chǎn)生。相比傳統(tǒng)的熱解工藝，本工藝大大縮短了停留時間，同時可產(chǎn)生高熱值的能源尾氣，避免了尾氣的處理處置。
【專利說明】一種流化床式鉻渣熱解無害化工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種流化床式鉻渣熱解無害化工藝，通過工藝控制，可將鉻渣中Cr(VI)高效還原的同時，大大縮短反應(yīng)時間，同時尾氣可以被作為能源利用，節(jié)約能源的同時，避免了尾氣治理。本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]鉻渣是重鉻酸鹽生產(chǎn)過程中排放的副產(chǎn)物。因其中含有水溶性Cr(VI)而具有極大的毒性，如果不經(jīng)過處理而露天堆放，對地下水源、河流或海域會造成不同程度的污染，嚴(yán)重的危害人體健康和動植物的生長。
[0003]總體來說，目前鉻洛的解毒方法(即將毒性高的Cr(VI)變?yōu)镃r(III))分為濕法解毒和干法解毒兩大類。濕法是將通過添加還原劑將鉻渣中Cr6+在液相還原解毒的方法。但該法試劑消耗大，成本高，目前還難以大規(guī)模用于治理鉻渣。
[0004]干法解毒既是通過高溫還原性氣氛的強(qiáng)還原作用使鉻渣中Cr(VI)還原為Cr(III)達(dá)到解毒的目的。傳統(tǒng)的干法治理是用碳做還原劑，再還原性氣氛中加熱至1000°C左右把有毒的Cr6+還原成無毒的Cr6+，該法已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于鉻渣的治理，有一定經(jīng)濟(jì)效益，但處理過程中伴有二次粉塵污染，且投資成本高，能耗大。
[0005]專利申請?zhí)?00710041125.9介紹了一種利用熱解技術(shù)處理鉻渣的工藝。該工藝將利用污泥在高溫缺氧條件下將鉻渣中Cr(VI)還原，該工藝以廢治廢，且將反應(yīng)溫度降低，大大減少了成本。但該工藝有諸多缺陷，一方面工藝采用回轉(zhuǎn)窯工藝，物料在窯中停留時間較長，因此處理效率較低。另一方面，由于該工藝將有機(jī)物與鉻渣在低溫區(qū)混合，二者向高溫區(qū)移動過程中，污泥中有機(jī)質(zhì)將不斷產(chǎn)生焦油氣而順著氣流進(jìn)入尾氣，而焦油氣中含有大量諸如多環(huán)芳烴等致癌物，且在冷卻過程中容易以PM2.5的形式排出，其危害極大，因此需對尾氣進(jìn)行二次處理。此外，該工藝中有機(jī)質(zhì)所產(chǎn)生的焦油氣被高溫氣流稀釋，導(dǎo)致氣流中還原性氣體濃度降低，還原氣氛不強(qiáng)，使得Cr(VI)還原效率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明是一種新型的鉻渣熱解處理方法，通過工藝控制，可將鉻渣中Cr(VI)高效還原的同時，大大縮短反應(yīng)時間，同時尾氣可以被作為能源利用，節(jié)約能源的同時，避免了尾氣治理。
[0007]本工藝技術(shù)方案為:將生物質(zhì)與鉻渣分別投放到高溫流化床熱解爐中，生物質(zhì)在此過程中快速熔融熱解并釋放出大量熱解氣體，將Cr (VI)還原。同時熱解殘?zhí)苛骰^程中附著在鉻渣表面，保護(hù)鉻渣中還原的Cr(III)不被二次氧化。而鉻渣也將產(chǎn)生的熱解氣進(jìn)行有效的催化裂解，避免大量高污染焦油氣的產(chǎn)生。
[0008]本發(fā)明的方法具體包括以下步驟:
1.將鉻渣破碎，收集粒徑在0.5-3mm的顆粒，從頂部鉻渣進(jìn)料口輸送至熱解爐中。經(jīng)過流化層，與熱解氣體發(fā)生反應(yīng)，Cr(VI)被還原。同時熱解殘?zhí)苛骰^程中附著在鉻渣表面，保護(hù)鉻渣中還原的Cr(III)不被二次氧化。鉻渣最后從出料口流出進(jìn)入冷卻設(shè)備，水冷后迅速冷卻至200°C以下排放。同時控制冷卻設(shè)備出口處的氣壓穩(wěn)定在-0.5^50kPa范圍內(nèi)；
2.生物質(zhì)從鉻渣進(jìn)料口下側(cè)進(jìn)入流化床熱解爐，迅速熔融熱解并分現(xiàn)在鉻渣顆粒表面，同時釋放出大量熱解氣體?？刂粕镔|(zhì)與鉻渣的質(zhì)量比為:生物質(zhì):鉻渣=(0.3-0.7):I ;
3.在還原燃燒爐中控制空氣過剩系數(shù)小于1，產(chǎn)生的高溫氣流溫度在55(T800°C，氧氣含量〈0.5%，從而對鉻渣污泥混合物進(jìn)行有效熱解。高溫氣流從流化床熱解爐底部進(jìn)入，加熱流化床，使流化床溫度在45(T600°C。隨后高溫氣流與釋放出的熱解氣進(jìn)入尾氣，經(jīng)過除塵工藝后，部分氣體作為還原燃燒爐熱源及燃料源，部分氣體作為燃料氣進(jìn)一步利用。
[0009]相比傳統(tǒng)的熱解處理方法，本方法有如下優(yōu)勢:
1.鉻渣在流化床停留時間較短，因此大大縮短了反應(yīng)時間，提高了反應(yīng)效率；
2.鉻渣在流化床內(nèi)能夠充分催化裂解生物質(zhì)產(chǎn)生的焦油氣，改善了熱解氣的燃燒性能，時期更容易被二次利用。部分含有熱解氣的尾氣可作為能源加熱流化床，降低了化石能源的消耗；
3.尾氣含有具有良好燃燒性能的熱解氣，可以二次利用，實現(xiàn)了資源化，同時節(jié)省了尾氣的處理投資；
4.與傳統(tǒng)熱解工藝不同，由于鉻渣在流化床內(nèi)傳熱效率較差，因此其帶走的熱量較少，而同時也減少了鉻渣的 冷卻時間，降低了 Cr(III)被二次氧化的可能性。同時流化床可使生物質(zhì)附著在鉻渣表面，進(jìn)一步確保Cr(III)不被二次氧化。
[0010]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1是工藝流程不意圖。
[0011]具體實施實例如下:
1.將鉻渣破碎，收集粒徑在0.5-3mm的顆粒，從頂部鉻渣進(jìn)料口輸送至熱解爐中。經(jīng)過流化層，與熱解氣體發(fā)生反應(yīng)，Cr(VI)被還原。同時熱解殘?zhí)苛骰^程中附著在鉻渣表面，保護(hù)鉻渣中還原的Cr(III)不被二次氧化。鉻渣最后從出料口流出，水冷后迅速冷卻至200°C以下排放；
2.生物質(zhì)從鉻渣進(jìn)料口下側(cè)進(jìn)入流化床熱解爐，迅速熔融熱解并分現(xiàn)在鉻渣顆粒表面，同時釋放出大量熱解氣體?？刂粕镔|(zhì)與鉻渣的質(zhì)量比為:生物質(zhì):鉻渣=0.3:1 ;
3.在還原燃燒爐中控制空氣過剩系數(shù)小于1，產(chǎn)生的高溫氣流溫度在60(T800°C，氧氣含量〈0.5%，從而對鉻渣污泥混合物進(jìn)行有效熱解。高溫氣流從流化床熱解爐底部進(jìn)入，加熱流化床，使流化床溫度在50(T600°C。隨后高溫氣流與釋放出的熱解氣進(jìn)入尾氣，經(jīng)過除塵工藝后，部分氣體作為還原燃燒爐熱源及燃料源，部分氣體作為燃料氣進(jìn)一步利用；
4.使用國標(biāo)GB5086.2水平振蕩法對處理后鉻渣進(jìn)行毒性浸出試驗，測得水溶性鉻為
0.01mg/L，大大低于國標(biāo)GB 5085.3危險廢物上限1.5mg/L。鉻渣在流化床內(nèi)平均停留時間不超過3min,大大低于常規(guī)回轉(zhuǎn)窯的30min。
[0012]
實例2:
1.將鉻渣破碎，收集粒徑在0.5-3mm的顆粒，從頂部鉻渣進(jìn)料口輸送至熱解爐中。經(jīng)過流化層，與熱解氣體發(fā)生反應(yīng)，Cr(VI)被還原。同時熱解殘?zhí)苛骰^程中附著在鉻渣表面，保護(hù)鉻渣中還原的Cr(III)不被二次氧化。鉻渣最后從出料口流出，水冷后迅速冷卻至200°C以下排放；
2.生物質(zhì)從鉻渣進(jìn)料口下側(cè)進(jìn)入流化床熱解爐，迅速熔融熱解并分現(xiàn)在鉻渣顆粒表面，同時釋放出大量熱解氣體。控制生物質(zhì)與鉻渣的質(zhì)量比為:生物質(zhì):鉻渣=0.7:1 ；
3.在還原燃燒爐中控制空氣過剩系數(shù)小于1，產(chǎn)生的高溫氣流溫度在55(T650°C，氧氣含量〈0.5%，從而對鉻渣污泥混合物進(jìn)行有效熱解。高溫氣流從流化床熱解爐底部進(jìn)入，力口熱流化床，使流化床溫度在45(T550°C。隨后高溫氣流與釋放出的熱解氣進(jìn)入尾氣，經(jīng)過除塵工藝后，部分氣體作為還原燃燒爐熱源及燃料源，部分氣體作為燃料氣進(jìn)一步利用；
4.使用國標(biāo)GB5086.2水平振蕩法對處理后鉻渣進(jìn)行毒性浸出試驗，測得水溶性鉻為
0.01mg/L，大大低于國標(biāo)GB 5085.3危險廢物上限1.5mg/L。鉻渣在流化床內(nèi)平均停留時間不超過3min,大大低于常規(guī)回轉(zhuǎn)窯的30min。
【權(quán)利要求】
1.一種流化床式鉻渣熱解無害化工藝，其特征在于:將生物質(zhì)與鉻渣分別投放到高溫流化床熱解爐中，生物質(zhì)在此過程中快速熔融熱解并釋放出大量熱解氣體，將Cr(VI)還原； 同時熱解殘?zhí)苛骰^程中附著在鉻渣表面，保護(hù)鉻渣中還原的Cr(III)不被二次氧化；相比傳統(tǒng)的熱解工藝，本工藝大大縮短了停留時間，同時可產(chǎn)生高熱值的能源尾氣，避免了尾氣的處理處置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流化床式鉻渣熱解無害化工藝，包括如下步驟: (I)將鉻渣破碎，收集粒徑在0.5-3mm的顆粒，從頂部鉻渣進(jìn)料口輸送至熱解爐中；經(jīng)過流化層，與熱解氣體發(fā)生反應(yīng)，Cr(VI)被還原；同時熱解殘?zhí)苛骰^程中附著在鉻渣表面，保護(hù)鉻渣中還原的Cr(III)不被二次氧化；鉻渣最后從底部出料口流出進(jìn)入冷卻設(shè)備，水冷后迅速冷卻至200°C以下排放；同時控制冷卻設(shè)備出口處的氣壓穩(wěn)定在-0.5^50kPa范圍內(nèi)； (2 )生物質(zhì)從鉻渣進(jìn)料口下側(cè)的生物質(zhì)進(jìn)料口進(jìn)入流化床熱解爐，迅速熔融熱解并分現(xiàn)在鉻渣顆粒表面，同時釋放出大量熱解氣體；控制生物質(zhì)與鉻渣的質(zhì)量比為:生物質(zhì):鉻渣=(0.3-0.7):1 ； (3)在還原燃燒爐中控制空氣過剩系數(shù)小于I，產(chǎn)生的高溫氣流溫度在55(T800°C，氧氣含量〈0.5%， 從而對鉻渣污泥混合物進(jìn)行有效熱解；高溫氣流從流化床熱解爐底部進(jìn)入，加熱流化床，使流化床溫度在45(T600°C ;隨后高溫氣流與釋放出的熱解氣通過出氣口流出，經(jīng)過除塵工藝后，部分氣體作為還原燃燒爐熱源及燃料源，部分氣體作為燃料氣進(jìn)一步利用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種流化床式鉻渣熱解無害化工藝，其特征在于，所用生物質(zhì)泛指各種有機(jī)廢棄物，包括廚余垃圾，污泥，食品水產(chǎn)廢棄物，農(nóng)、林、畜、水產(chǎn)廢棄物等坐寸ο
【文檔編號】B09B3/00GK103978007SQ201310511716
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】張大磊, 蘆靜, 路亮 申請人:青島理工大學(xué)